Polvere di palladioè una sostanza chimica con particelle di polvere nera. Formula molecolare PD, CAS 7440-05-3. Il carbonio palladio è un catalizzatore, che è insolubile in tutti i solventi organici e soluzioni acide. Viene realizzato caricando il palladio metallico su carbonio attivo e la sua funzione principale è catalizzare l'idrogenazione di idrocarburi insaturi o il carbonio di palladio di CO. Ha le caratteristiche dell'elevata riducibilità dell'idrogenazione, una buona selettività, prestazioni stabili, un piccolo rapporto di alimentazione in uso, un uso ripetibile e un facile recupero. È ampiamente utilizzato nel processo di raffinazione della riduzione dell'idrogenazione dell'industria petrolchimica, dell'industria farmaceutica, dell'industria elettronica, dell'industria delle spezie, dell'industria dei coloranti e di altri prodotti chimici fini.
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Formula chimica |
Pd |
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Messa esatta |
106 |
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Peso molecolare |
106 |
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m/z |
106 (100.0%), 108 (96.8%), 105 (81.7%), 110 (42.9%), 104 (40.8%), 102 (3.7%) |
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Analisi elementare |
PD, 100,00 |
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Il carbonio palladio (PD/C) è un catalizzatore efficiente supportato sul carbonio attivo dal metallo Palladiu. Le sue proprietà fisiche e chimiche uniche, come una superficie specifica elevata, un'eccellente attività catalitica e la selettività, lo rendono un materiale core indispensabile nella moderna industria chimica.
1. Hydrofining
Polvere di palladioè un catalizzatore chiave per la desolfurizzazione dell'idrogenazione (HDS), la denitrificazione dell'idrogenazione (HDN) e la demetalizzazione dell'idrogenazione (HDM) nella raffinazione del petrolio. Ad esempio, nel processo di raffinazione dell'acido tereftalico (PTA), il carbonio Palladiu può catalizzare in modo efficiente la riduzione dell'idrogenazione delle impurità nei prodotti di ossidazione dello xilene, convertendo 4-carbossibenzaldeide (4-CBA) in alcoli facilmente separabili, aumentando la purezza di PTA a oltre il 99.9%, soddisfacendo le esigenze di produzione in poliestro.
Supporto dati: oltre l'80% della capacità di produzione globale di PTA adotta la tecnologia catalitica del carbonio Palladiu e una singola unità consuma circa 5-10 tonnellate di catalizzatore di carbonio Palladiu all'anno.
2. Idrogenazione insaturi di idrocarburi
Il carbonio palladio presenta un'alta selettività nelle reazioni di idrogenazione di olefine e alchini.
Ad esempio, nella produzione di etilene, l'acetilene può essere selettivamente idrogenato all'etilene attraverso la catalisi del carbonio palladiu, evitando l'idrogenazione eccessiva per produrre etana e aumentare la resa dell'etilene del 15% -20%.
Vantaggi tecnici: rispetto ai tradizionali catalizzatori di Lindra, il carbonio Palladiu può ottenere una conversione efficiente a basse temperature (50-100 gradi) e basse pressioni (1-5 MPa), riducendo il consumo di energia di oltre il 30%.
3. Idrogenazione di composti aromatici
Il carbonio al palladio può catalizzare l'idrogenazione di idrocarburi aromatici come benzene e naftalene. Ad esempio, nel processo di idrogenazione del benzene al cicloesano, il catalizzatore di carbonio palladio riduce la temperatura di reazione da 300 gradi a 150 gradi, la pressione da 10 MPa a 3 MPa e la selettività del cicloesano raggiunge oltre il 99%.
1. Sintesi del farmaco chirale
La reazione asimmetrica di idrogenazione catalizzata dal carbonio Palladiu è una delle tecnologie fondamentali per la sintesi di farmaci chirali. Ad esempio, nella sintesi della paroxetina antidepressiva, l'idrogenazione asimmetrica catalizzata dal carbonio palladiu dei composti chetonici produce intermedi di alcol chirale con un eccesso enantiomerico (valore EE) del 99,5%, riducendo significativamente i successivi costi di separazione.
Caso: dopo che Pfizer ha adottato la tecnologia catalitica del carbonio Palladiu, la produzione annuale di paroxetina è aumentata da 50 tonnellate a 200 tonnellate e il costo per tonnellata è diminuito del 40%.
2. Costruzione di composti eterociclici
Il carbonio al palladio può catalizzare la formazione di legami CN e CO e costruire strutture eterocicliche come indolo e piridina.
Ad esempio, nella sintesi del farmaco antitumorale imatinib, la reazione di accoppiamento catalizzata dal carbonio Palladiu di anilina e cloropiridina ha aumentato la resa dal 60% al 92% e il tempo di reazione è stato ridotto da 24 ore a 4 ore.
SOLAGGI TECNICOLO: attraverso l'applicazione del catalizzatore di carbonio nano palladiu (dimensione delle particelle 2-5 nm), l'attività di reazione è aumentata di 3 volte e il dosaggio del catalizzatore è ridotto dell'80%.
3. Purificazione degli intermedi di droga
Il carbonio palladio può essere utilizzato per rimuovere gruppi tossici come alogeni e gruppi nitro da intermedi farmaceutici. Ad esempio, nella sintesi del ceftriaxone antibiotico, la rimozione catalizzata dal carbonio Palladiu degli atomi di cloro dagli intermedi ha comportato un aumento della purezza del prodotto dal 95% al 99,9%, soddisfando gli standard FDA.
1. Preparazione di materiali a semiconduttore
Il processo di deposizione di vapori chimici catalitici per il vapore catalitico del palladio (CVD) è la chiave per preparare film sottili a base di silicio ad alta purezza. Ad esempio, nel rivestimento a cellule solari, il carbonio palladio catalizza la decomposizione del silano (SIH ₄) per generare film sottili di silicio amorfo uniforme e denso, aumentando l'efficienza di conversione fotoelettrica del 5% -8%.
Dati: l'industria fotovoltaica globale consuma ogni anno circa 200 tonnellate di catalizzatori di carbonio palladio, rappresentando oltre il 60% dell'uso dell'industria elettronica.
2. Produzione di pasta conduttiva
Il carbonio palladio, come additivo di fase conduttivo, può migliorare significativamente la conducibilità e l'adesione della pasta d'argento e della pasta di rame. Ad esempio, nella produzione di elettrodi touchscreen, l'aggiunta di una pasta d'argento in carbonio palladio 0,5% può ridurre la resistenza di contatto a 10 Ω · cm ed estendere la durata di servizio a oltre 100000 volte.
Vantaggi tecnici: il carbonio palladio ha una migliore resistenza all'ossidazione della purapolvere di palladioe può inibire l'aggregazione delle particelle d'argento e mantenere la stabilità della rete conduttiva durante la sinterizzazione ad alta temperatura (300-500 gradi).
Purificazione del gas elettronico
La membrana del palladio (spessore 0,1-0,5 μ m) è il materiale core per la purificazione dell'idrogeno. Ad esempio, nella produzione di gas idrogeno a semiconduttore (livello 9N), la membrana Palladiu penetra selettivamente molecole di idrogeno attraverso il meccanismo di diffusione della dissoluzione, che può rimuovere impurità come CO e CO ₂ a livello di PPB, soddisfacendo i requisiti della produzione di chip.
Mercato: la dimensione del mercato della membrana Global Palladiu supera i 500 milioni di dollari, con un tasso di crescita annuale del 12%, utilizzato principalmente in linee di produzione di wafer da 12 pollici.
1. Trattamento delle acque reflue
La tecnologia di idrogenazione catalitica in carbonio al palladio può degradare in modo efficiente inquinanti organici. Ad esempio, nel trattamento delle acque reflue della stampa e della tintura, la riduzione dell'idrogenazione catalizzata dal carbonio Palladiu di nitrobenzene ad anilina raggiunge un tasso di rimozione del COD di oltre il 95%e il tempo di reazione viene ridotto da 72 ore nei metodi biologici tradizionali a 2 ore.
Caso: dopo aver adottato la tecnologia catalitica del carbonio Palladiu in un parco industriale chimico, il costo del trattamento delle acque reflue è diminuito da 50 yuan per tonnellata a 15 yuan, risparmiando oltre 10 milioni di yuan in spese operative annuali.
2. Purificazione del gas di scarto
Il catalizzatore supportato in carbonio palladio è il componente centrale del catalizzatore a tre vie (TWC) per lo scarico automobilistico.
Ad esempio, nei veicoli a benzina standard nazionali VI, l'efficienza di conversione della catalisi del carbonio Palladiu per CO, HC e NOX raggiunge il 98%, il 95%e il 90%, rispettivamente, soddisfacendo i requisiti limite di emissione.
Tendenza tecnologica: con l'aumento dei prezzi di Palladiu, lo sviluppo dei catalizzatori in lega ternaria del Rhodium Platinum è diventato un argomento caldo nel settore, riducendo l'utilizzo del palladio del 30% -50% attraverso effetti sinergici.
3. Resodio del suolo
La tecnologia di riduzione catalitica del carbonio palladio può rimediare al suolo contaminato da metalli pesanti. Ad esempio, nella bonifica dei siti contaminati con cromo esavalente, la riduzione della polvere di ferro catalizzata dal carbonio Palladiu di CR (VI) a CR (III) riduce la tossicità del 99% e accorcia il ciclo di risanamento da 2 anni nei metodi chimici tradizionali a 6 mesi.
1. Sviluppo di energia idrogeno
Il carbonio palladio è un materiale chiave per le celle a combustibile a membrana di scambio di protoni (PEMFC). Ad esempio, nella reazione di riduzione dell'ossigeno catodico (ORR), i catalizzatori supportati dal carbonio al palladio possono aumentare la densità di potenza della batteria a 1,5 w/cm ² ed estendere la sua durata a oltre 5000 ore.
Progressi di ricerca e sviluppo: costruendo un catalizzatore a singolo atomo di carbonio azoto Palladiu (PD-NC), l'attività ORR è stata aumentata di 10 volte e il costo è stato ridotto del 60%.
Carrier idrogeno organico liquido (LOHC)
La reazione di idrogenazione/deidrogenazione catalitica del carbonio al palladio è il nucleo della tecnologia LOHC. Ad esempio, nel sistema di metilcicloesano di toluene, l'idrogenazione catalizzata dal carbonio palladio di toluene può immagazzinare gas idrogeno con una densità di energia del 6,5% in peso e un'efficienza di deidrogenazione del 99%, soddisfacendo la domanda di accumulo di idrogeno a bordo.
Potenziale di mercato: il mercato globale del LOHC dovrebbe crescere da $ 200 milioni nel 2025 a $ 2 miliardi nel 2030, con un tasso di crescita annuale composto del 58%.
Conversione della biomassa
La depolimerizzazione della lignina catalizzata dal carbonio al palladio può produrre sostanze chimiche ad alto valore aggiunto. Ad esempio, nella conversione dello staro di mais, il carbonio palladio catalizza la degradazione della lignina in composti fenolici come la vanillina e la siringaldeide, con un aumento della resa dal 10% nell'idrolisi acida tradizionale al 35%.
Vantaggi ambientali: rispetto ai combustibili fossili, le rotte di biomassa riducono l'impronta di carbonio del 70%, raggiungendo gli obiettivi di neutralità del carbonio.
Ci sono molti metodi per prepararsipolvere di palladio, incluso il metodo catalitico, metodo metallico alcalino, metodo elettrochimico, ecc.
Il metodo catalitico, noto anche come metodo di riduzione catalitica, si riferisce a un metodo per ottenere composti di carbonio di palladio mediante trasferimento atomico o interazione interatomica dei prodotti di reazione sotto l'azione del catalizzatore. In generale, i metodi di preparazione dell'ossidazione catalitica sono la riduzione catalitica, lo scambio di ioni, la riduzione catalitica, ecc. In generale, l'ossidazione catalitica viene effettuata mediante trasferimento atomo di metalli nobili senza solvente e atomo all'interazione atomo e trasferimento di atomi sotto l'azione del catalizzatore. Il costo di questo metodo è basso. Tuttavia, gli atomi di metallo a base di palladio non possono scambiare completamente con altri atomi di metallo nobili ed esistere sul catalizzatore, che influenza la combinazione tra atomi di metallo a base di platino e nobili atomi di metallo e la formazione e il trasferimento di composti.
Il metodo di metallo alcali è anche chiamato metodo alcalino metal. Si riferisce al metodo di preparazione dei composti di palladio mediante reazione chimica dei metalli alcalini e degli elementi del gruppo platino. Il metodo di metallo alcalino, noto anche come metodo di metallizzazione alcalina, è uno dei metodi per ottenere composti di carbonio palladio reagendo con il prezioso sodio di sodio (NaCl) contenenti un gran numero di atomi di platino con altri sali di metallo (NAAL) in composti di palladio per convertirli in elementi di gruppo di platino e composti a base di platino. Il metodo metallico alcalino può produrre gioielli ad alta purezza senza catalizzatore in condizioni di reazione lievi; Tuttavia, a causa dell'elevata temperatura di reazione chimica (generalmente 200 ~ 300 gradi) e di una grande quantità di catalizzatore (di solito che rappresentano oltre il 90% degli elementi del gruppo platino), non è possibile preparare il corpo di gioielli ad alta purezza.
Il metodo elettrochimico è un metodo che utilizza la reazione chimica per far reagire gli elementi del gruppo platino con ioni catalizzatori o metallici per generare ossido di palladio. In generale, il metodo elettrochimico consiste nell'utilizzare un reattore elettrochimico per reagire ioni metallici contenenti platino (come Au, Cu, ecc.) Sull'elettrodo. Il catalizzatore partecipa direttamente alla reazione, mentre i composti a base di platino sono ridotti a composti di platino a causa della loro forte riducibilità, ma questa reazione porterà alla corrosione dei composti a base di platino da parte di ioni metallici, che richiede l'aggiunta di elettroliti per la protezione. Questo metodo ha anche due ostacoli: bassa concentrazione di reagenti (solo 1-3 g/L) e bassa resa (solo circa l'1%). Tuttavia, molti tipi di composti di palladio possono essere ottenuti con questo metodo.
Nella sintesi organica di composti di carbonio al palladio, gli ioni metallici sono generalmente usati come catalizzatori per generare atomi di platino e atomi di palladio attraverso diversi legami chimici. Gli atomi di palladio si formano principalmente su due catene laterali del catalizzatore di palladio. Inoltre, i composti di carbonio al palladio possono anche reagire con alcuni ioni metallici per formare altri composti attraverso una reazione incompleta con l'elemento di carbonio in condizioni di riduzione, preparando così altri composti. Ad esempio, il platino alchene è ridotto per ottenere trietanolamina; L'etanolamina è stata ottenuta mediante una reazione incompleta dell'acrilammide ptene etanolamina; Il palladio alchene è stato ottenuto mediante reazione incompleta dell'acrilamide di etanolamina alchene di platino;polvere di palladioè stato ottenuto mediante reazione incompleta di acrilamide alchene di platino; Pt PD è stato ottenuto mediante una reazione incompleta dell'acrilamide PtenE. In queste reazioni, saranno prodotti anche alcuni piccoli prodotti o prodotti intermedi come il palladio platino enammide acrilamide (PVDF) o idrocarburi aromatici.
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